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毕业设计 水箱单片机控制系统

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论 文 设 计 说 明 书

题目：某公司800立方米 水箱单片机控制系统

姓 名：

指导教师：

摘 要 www.sfmcu.com www.sf-edu.cn 盛方整理 本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以8051单片机为核心控制 某公司的800立方米的水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。 该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。本文还详 细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。

关键词： 单片机 水位 控制 报警

目 录 摘 要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 目 录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 www.sfmcu.com www.sf-edu.cn 盛方整理 一、单片机的说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1、8051单片机简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2、单片机的时序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3、引脚极其功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 二、水箱给水设备系统的构成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 三、本系统8051单片机控制部分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 四、本系统的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 五、主程序框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 六、本系统程序清单„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 七、附录：本系统电路图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21

一 8051单片机系统说明 1． 8051单片机简介 目前，8051单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。89C51是Intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个256K的片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；www.sfmcu.com www.sf-edu.cn 盛方整理 四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ。以上各个部分通过内部总线相连接。下面简单介绍下其各个部分的功能。 中央处理器CPU是单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序，并逐条执 行指令，它是由8位算术／逻辑运算部件(简称ALu)、定时／控制部件，若干寄存器A、B、 B5w、5P以及16位程序计数器(Pc)和数据指针寄存器(DM)等主要部件组成。算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。它具有对8位信息进行+、-、x、/ 四则运算和逻辑与、或、异或、取反、清“0”等运算，并具有判跳、转移、数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。控制器部件是由指令寄存器、程序计数器Pc、定时与控制电路等组成的。指令寄存器中存放指令代码。枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器、运算器或I／o接口电路，完成指令功能。程序计数器Pc 程序计数器Pc用来存放下一条将要执行的指令，共16位．可对以K字节的程序存储器直接寻址c指令执行结束后，Pc计数器自动增加，指向下一条要执行的指令地址。 CPU功能，总的来说是以不同的方式，执行各种指令。不同的指令其功自略异。有的指令涉及到枷各寄存器之间的关系；有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关 系；有的则与外部器件如外部程序存储器发生联系。事实上，cRJ是通过复杂的时序电路完 成不同的指令功能。所谓cRJ的时序是指控制器控照指今功能发出一系列在时间上有一定 次序的信号，控制和启动一部分逻辑电路，完成某种操作。]2[ www.sfmcu.com www.sf-edu.cn 盛方整理 2． 时序 1．时钟电路 M田—51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTALI和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。采用内部方式时，在C1和C2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器， 振荡频率的选择范围为1．2—12MHZ在使用外部时钟时，XTAL2用来输入外部时钟信号，而XTALI接地。 2．时序 MGL5l单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2 个接荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用 12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1／6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节。若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。在加结束时完成指令操作。多数Mcs—51指令周期为1—2个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期。 对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但Movx指令例外，Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。下面是51单片机的振荡电路图： www.sfmcu.com www.sf-edu.cn 盛方整理 3．引脚极其功能 MCS—51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。 下面按引脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能。 1、电源引脚Vcc和Vss Vcc（40脚）：接+5V电源正端； Vss（20脚）：接+5V电源正端。 2、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。 XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。 3、控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4种形式。 www.sfmcu.com www.sf-edu.cn 盛方整理 （A）．RST/VPD（9脚）：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。 当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD

（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。

（B）．ALE/ P （30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低 （C）．PSEN(29脚):片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。 （D）．EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当EA端保持高 电平时，单片机访问片内程序存储器4KB（MS—52子系列为8KB）。若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。当EA端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V的编程电源Vpp。 4.输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口 (A).P0口（39脚～22脚）：P0.0～P0.7统称为P0口。当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部程序存储器或扩展I/O口时，P0口为地址/数据分时复用口。它分时提供8位双向数据总线。 对于片内含有EPROM的单片机，当EPROM编程时，从P0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。 (B).P1口（1脚～8脚）：P1.0～P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对于MCS—52子系列单片机，P1.0和P1.1还有第2功能：P1.0口用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2；P1.1用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。对于EPROM编程和进行程序校验时，P0口接收输入的低8位地址。 (C).P2口（21脚～28脚）：P2.0～P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口。当接有外部程序存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用于高

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C51单片机设计的水箱温度PID控制系统的程序 PID控制程序

C51单片机设计的水箱温度PID控制系统的程序 PID控制程序


ES=1; TR0=1; TR1=1; high_time=50; low_time=50; PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients spid.Integral = 8; spid.Derivative =6; spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint while(1) {
C51 单片机设计的水箱温度 PID 控制系统的程序 PID 控 制程序
此系统是基于 PID 的单片机温度控制系统，我在网上搜到一段完整 的程序，并按他的程序做出了相应的 proteus 硬件仿真，但 是并没有达到预期的效果.待提高。
程序如下：
#include＜reg51.h> #include＜intrins.h> #include＜math.h> #include＜string.h> struct PID { unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const unsigned int LastError; // Error[-1] unsigned int PrevError; // Error[-2] unsigned int SumError; // Sums of Errors }; struct PID spid; // PID Control Structure
水箱自动控制系统设计原理图及程序.

水箱自动控制系统设计原理图及程序.

课程：创新与综合课程设计电子与电气工程学院实践教学环节说明书题目名称水箱水位自动控制装置学院电子与电气工程学院专业电子信息工程班级学号学生姓名起止日期13周周一~14周周五水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。

本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。

通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。

一、设计题及即要求1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下：2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。

（1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长×宽×高为40×30 ×40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。

（2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，误差≤1cm。

（3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置；（4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。

3、发挥部分：（1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，误差≤0.3 cm。

（2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。

远程控制器上能够同步实现超限报警显示。

（3）其他创新。

二、设计思路：以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。

通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。

原理框图：三、系统结构1、控制模块：本次课程设计采用控制模块是AT89C51单片机。

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

基于单片机的水温控制系统设计

基于单片机的水温控制系统设计

基于单片机的水温控制系统设计摘要：水温控制系统在工业、农业、生活等各个领域广泛应用。

随着技术的发展，单片机控制技术正在越来越多的应用到水温控制领域中。

本文通过对水温控制系统原理的分析，进行了设计和制作，并通过实验结果验证了本设计的可行性和稳定性。

关键词：单片机控制技术；水温控制系统；可行性；稳定性1. 引言水温控制系统在现代社会中应用广泛，水温控制技术的发展和进步为现代社会的科技进步做出了巨大的贡献。

单片机技术作为一种广泛应用的控制技术，可以实现多种不同的控制操作，因此被广泛应用到水温控制系统中。

本文将针对单片机水温控制系统进行分析设计，并进行实验验证。

2. 水温控制系统原理分析水温控制系统的基本结构由传感器、控制器以及执行机构等组成。

其中，传感器负责温度数据的采集，控制器负责处理和分析数据，并控制执行机构实现温度控制。

单片机水温控制系统的实现原理基于以下几个步骤：1）传感器采集温度数据并将数据转换为数字信号。

2）单片机控制器通过间接方式获取传感器采集的温度数字信号，并将其传输到外围设备中。

3）控制器将传输的信息根据其程序所设定的算法进行计算，得到温度数据，从而调整执行机构的作用。

4）执行机构实现接收计算出的数据并通过温度调节装置将温控装置的工作状态调节到所设定的工作状态，最终实现水温控制。

3. 单片机水温控制系统设计根据以上原理设计单片机水温控制系统，具体实现过程如下：1）传感器：选用DS18B20数字温度传感器，将其与单片机进行连接；2）控制器：选用AT89S52单片机，作为水温控制器，通过程序将传感器所采集到的数字信号转化为温度信息，并与设定温度进行比较和判断，控制继电器开关；3）执行机构：选用继电器作为执行机构，通过继电器的开关控制加热器的加热状态，调节水温。

4. 实验验证将设计好的单片机水温控制系统进行实验，实验过程中将设定温度为30℃，获得的实验结果显示在图1中。

图1 实验结果实验结果表明，本设计的单片机水温控制系统能够在设定温度为30℃时以及系统正常工作的情况下，实现对水温的有效控制。

基于单片机的水温水位控制系统设计

基于单片机的水温水位控制系统设计

基于单片机的水温水位控制系统设计设计基于单片机的水温水位控制系统需要考虑多个方面，包括硬件设计、传感器选择、控制算法等。

下面是一个简单的框架，供参考：1. 系统架构设计：•确定系统的功能模块，包括水温控制、水位控制、传感器接口、用户界面等。

2. 硬件设计：•选择合适的单片机，考虑到控制的实时性，通常选择性能较高的单片机，如Arduino、STM32等。

•设计电源电路，确保系统能够稳定工作。

•选择和设计合适的传感器接口电路，如温度传感器、水位传感器等。

3. 传感器选择和接口设计：•温度传感器：选择合适的温度传感器，如DS18B20，并设计接口电路进行连接。

•水位传感器：选择水位传感器，如浮球开关传感器，超声波水位传感器等，并设计接口电路。

4. 用户界面设计：•设计一个简单的用户界面，可以使用液晶显示屏（LCD）、LED 指示灯等，以显示当前水温、水位状态等信息。

•如果有需要，可以加入按键、旋钮等元件，以便用户进行设置和操作。

5. 控制算法设计：•制定水温和水位的控制算法，考虑到系统的实时性和稳定性。

•温度控制：可以使用PID（比例-积分-微分）控制算法，根据温度传感器的反馈调节加热器或冷却器的工作状态。

•水位控制：可以根据水位传感器的反馈，控制水泵的启停，以维持水位在设定范围内。

6. 通信模块设计（可选）：•如果需要，可以考虑加入通信模块，如Wi-Fi模块、蓝牙模块，使系统可以通过手机或电脑进行远程监控和控制。

7. 安全保护设计：•考虑加入安全保护机制，如过温保护、过水位保护等，以确保系统运行的安全性。

8. 软件编程：•编写单片机的控制程序，根据设计的算法进行编程。

•确保程序的鲁棒性，考虑异常情况的处理。

9. 调试和测试：•在实际硬件上进行调试和测试，确保系统稳定可靠。

10. 性能优化：•对系统进行性能优化，如功耗优化、响应速度优化等。

以上是一个基本的设计框架，具体的实现需要根据具体需求和条件进行调整。